1.1.1 漩渦脫落

漩渦發放機理如圖1-1所示，當流體橫掠鈍體前緣時，流體受到阻滯而使得壓力增加，增高的壓力圍繞著圓柱體表面邊界層從兩側向下游發展。當雷諾數較低時，壓力不足以使邊界層擴展到圓柱體背后，而是在圓柱體斷面寬度最大點C附近產生分離，分離點即為沿柱體表面速度由正到負的轉折點或者速度零點。在分離點的后方，流體沿柱體表面將發生回流。邊界層在分離點脫離柱體表面，并形成向下游延展的自由剪切層，兩側剪切層之間即為圖中的A區域，稱為尾流區。在剪切層范圍內，由于接近自由流區外側部分，流速大于內側部分，使得流體發生旋轉，并分散成若干漩渦的趨勢，柱體后面形成的漩渦系列稱為“渦街”[1]。

圖1-1 漩渦發放機理[1]

漩渦在尾流區的形狀受雷諾數的影響很大，漩渦脫落與Re的關系見表1-1。當Re≤5時，流體緊貼圓柱流動而沒有分離；當（5～15）＜Re≤40時，流體繞流圓柱后在圓柱后面形成一對位置固定的漩渦；隨著流速的進一步增加，當40＜Re≤150時，漩渦被拉長，并交替地脫離圓柱體，形成一個周期性的尾流和交替錯開排列的渦街，此時渦街為層狀；當150＜Re≤300時，渦街脫落形成過渡階段；當300＜Re≤3×105時，渦街充分發展為湍流，圓柱尾部發放周期性交替泄放的湍流漩渦，并且湍流可延續至50D以外，稱為次臨界階段；當3×105＜Re≤3.5×106時，稱為過渡階段，此時圓柱邊界層的分離點后移，漩渦泄放不具有周期性（寬帶發放頻率），曳力顯著降低；當3.5×106＜Re時，稱為超臨界階段，重新建立起比較規律的周期性發放的湍流漩渦渦街[2]。

表1-1 漩渦脫落與Re的關系[2]